Les chercheurs ont utilisé des halogénures métalliques hybrides bidimensionnels dans un dispositif qui permet le contrôle directionnel du rayonnement térahertz généré par un schéma spintronique. L'appareil a une meilleure efficacité de signal que les générateurs térahertz conventionnels, et est plus mince, plus léger et moins cher à produire.

Le térahertz (THz) fait référence à la partie du spectre électromagnétique (c'est-à-dire, fréquences comprises entre 100 GHz et 10 THz) entre hyperfréquence et optique, et les technologies THz se sont révélées prometteuses pour des applications allant de l'informatique et des communications plus rapides aux équipements de détection sensibles. Cependant, créer des appareils THz fiables a été un défi en raison de leur taille, coût et l'inefficacité de conversion d'énergie.

"Idéalement, Les appareils THz du futur devraient être légers, économique et robuste, mais cela a été difficile à réaliser avec les matériaux actuels, " dit Dali Sun, professeur adjoint de physique à la North Carolina State University et co-auteur de l'ouvrage. "Dans ce travail, nous avons découvert qu'un halogénure métallique hybride 2D couramment utilisé dans les cellules solaires et les diodes, en collaboration avec la spintronique, peut répondre à plusieurs de ces exigences.

L'halogénure métallique hybride 2-D en question est un semi-conducteur hybride synthétique populaire et disponible dans le commerce :l'iode de plomb butyl ammonium. La spintronique consiste à contrôler le spin d'un électron, plutôt que d'utiliser simplement sa charge, afin de créer de l'énergie.

Sun et ses collègues des Laboratoires nationaux d'Argonne, l'Université de Caroline du Nord à Chapel Hill et l'Université d'Oakland ont créé un dispositif qui superpose les halogénures métalliques hybrides 2-D avec un métal ferromagnétique, puis excité avec un laser, créant un courant de spin ultrarapide qui à son tour générait un rayonnement THz.

L'équipe a découvert que non seulement le dispositif hybride 2-D aux halogénures métalliques surpassait les plus gros, plus lourds et plus coûteux à produire des émetteurs THz actuellement en usage, ils ont également découvert que les propriétés de l'halogénure métallique hybride 2D leur permettaient de contrôler la direction de la transmission THz.

« Les émetteurs térahertz traditionnels étaient basés sur le photocourant ultrarapide, " dit Sun. "Mais les émissions générées par la spintronique produisent une bande passante plus large de fréquence THz, et la direction de l'émission THz peut être contrôlée en modifiant la vitesse de l'impulsion laser et la direction du champ magnétique, qui à son tour affecte l'interaction des magnons, photons, et tourne et nous permet un contrôle directionnel."

Sun pense que ce travail pourrait être une première étape dans l'exploration de matériaux hybrides aux halogénures métalliques en 2D comme potentiellement utiles dans d'autres applications spintroniques.

"Le dispositif hybride 2-D à base d'halogénure métallique utilisé ici est plus petit et plus économique à produire, est robuste et fonctionne bien à des températures plus élevées, " dit Sun. "Cela suggère que les matériaux hybrides aux halogénures métalliques 2-D peuvent s'avérer supérieurs aux matériaux semi-conducteurs conventionnels actuels pour les applications THz, qui nécessitent des approches de dépôt sophistiquées qui sont plus sensibles aux défauts.

« Nous espérons que notre recherche lancera un banc d'essai prometteur pour la conception d'une grande variété de matériaux hybrides à halogénure métallique de faible dimension pour de futures applications spintroniques et optoélectroniques de spin basées sur des solutions. »

L'œuvre apparaît dans Communication Nature .